第4章异步电动机原理

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1、第四章异步电动机原理§4-1基本工作原理与结构一、异步电动机的基本工作原理·原理：定子旋转磁场以速度n0切割转子导体感生电动势（发电机右手定则），在转子导体中形成电流，使导体受电磁力作用形成电磁转矩，推动转子以转速n顺n0方向旋转（电动机左手定则），并从轴上输出一定大小的机械功率。(n不能等于n0)特点：·电动机内必须有一个以n0旋转的磁场。－实现能量转换的前提；·电动运行时n恒不等于n0（异步）－必要条件n

2、对数p=1的空间旋转磁场，每电源周期旋转一周，即两个极距；·某相绕组中电流达到最大值时，磁极轴线恰好旋转到该相绕组轴线上。·每相空间对称分布串联线圈数增加，合成磁场磁极对数也增加：例：由3个线圈增加到6个，依次滞后60度机械角度对称分布：·p=2时，电源电压变化一周，磁场在空间旋转半周，即180度机械角度；对应电角度仍为。结论：·空间对称分布的多相绕组，流过时间上对称的多相电流时，合成磁通势为旋转磁通势，由此磁通势建立的磁场为旋转磁场。·定子绕组的主要功能：建立旋转磁通势。重要结论：交流电机中的合成磁场旋转速度,f为电源频率。一、基本结

3、构〖阅读〗二、铭牌数据·额定功率：额定运行状态下的轴上输出功率，单位：kW。·额定电压：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位：V。·额定电流：额定运行状态下电动机定子绕组的线电流，单位：A。·额定转速：额定运行状态下电动机的转速，单位：r/min。·额定频率：电动机电源电压标准频率。§4-2三相异步电动机的定子绕组与磁势()目标：定量分析确定三相合成磁势的数学表达式－旋转磁场的理论定量分析，为确定电动机的电磁转矩大小和方向作准备。一、一相定子绕组及其磁通势取p=1，U相绕组为例:绕组匝数Ny,通过电流每磁感应线磁路磁势;忽略铁心磁

4、压降,认为气隙均匀,则气隙中磁势处处相等:。磁势空间位置固定、幅值随电流按正弦规律不断改变其大小和符号：空间脉振磁势。机电角度的换算：P=1时，机械弧度相当于电弧度所以：x机械弧度相当于电弧度，即机械弧度x为一个极踞时电弧度等于。将瞬间的空间矩形波磁势按级数展开[参考文献1、p192]，得I为电流有效值：。结论：一相定子绕组流过正弦电流时在气隙中产生的磁势为脉振磁势：存在问题：集中整距绕组→磁势、磁场为矩形分布→转子感应电势畸变→性能↓对策：单层分布绕组→抑制高次谐波→磁势、磁场接近正弦波：1、单层整距分布绕组将原集中在一个槽内的线圈边

5、分布到相邻的q个槽内：a：槽距角：相邻两槽间弧长对应的电角度；基波磁势最大值：v次谐波磁势最大值：；v=3、5、7、···结论：采用整距分布绕组后，线圈组基波、谐波磁势幅值均下降，下降比例等于；谐波磁势下降比例远大于基波。合成磁势较接近正弦波。1、双层短距分布绕组双层短距绕组→进一步抑制高次谐波：短距角：极距τ与线圈跨距y1之差：基波短距系数：；V次谐波短距系数：。，高次谐波磁势被显著减小。基波短距分布绕组系数：线圈匝数：Ny；分布：q；层：2；磁极对数：p。一相总串联匝数一相绕组基波磁势幅值：一、交流电动机绕组磁通势的性质1、一相绕组

6、基波磁势：是一个空间呈余弦分布、幅值随时间按正弦规律变化的脉振磁势。分析：利用三角公式性质：·空间呈正弦分布·幅值为常数；令正弦值＝1，可得波顶（幅值）运动方程·波顶运动线速度：[米/秒]·波顶旋转速度：结论：一相绕组所建立的脉振磁势可分解成两个旋转磁势，幅值均为脉振磁势幅值的一半，转速相同([r/min])，方向相反。2、三相绕组合成磁通势的性质·旋转磁场源于空间对称分布的三相绕组中流过三相电流形成的合成旋转磁势。假定则三相绕组的基波磁势为：将它们分解成两个旋转磁势：三相绕组的基波合成磁势为：三相的三次谐波磁势：对应基波的一个极距，三

7、次谐波已经是3个极距：·各相三次谐波磁势的空间位置相同，因三相电流在时间上互差120度电角度，使三相合成三次谐波磁势为0。·推论：三的倍数次谐波磁势都为0。其余5、7次谐波磁势，由于采用分布、短距绕组已被削弱到极小，所以三相绕组产生的磁势可以忽略谐波分量。的性质：·空间正弦分布、幅值固定、以旋转。·某相电流达到最大值时，的幅值正好旋转到该相绕组的轴线上。假定分别从Y型联结的定子绕组U、V、W输入，则时，，在各自绕组轴线上形成磁势：，矢量合成得到三相合成磁势的模为,与Fu同方向。时，，在各自绕组轴线上形成磁势：，矢量合成得到三相合成磁势的

8、模为,与Fv同方向。时，，在各自绕组轴线上形成磁势：，矢量合成得到三相合成磁势的模为,与Fw同方向。·的旋转方向取决于三相电流的相序。若三相电流由正相序切换为负相序，则Fs1改变旋转方向：正相序：负相序：。